--🧑🏫 初學者單元引導（把“眼圖關閉”翻譯成物理機制）
你看到眼圖變小、變糊、抖動變大，不一定是“雜訊變多”。 很多時候是：
✅ 損耗把高頻成分吃掉 → 邊緣變鈍
✅ 色散讓不同頻率延遲不同 → 脈衝拖尾 → ISI 疊上來
工程上你要做的是：先判斷是「能量被吃」還是「形狀被扭」，再選工具。
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🎯 單元學習目標
（完成本單元後，你將能夠）
① 用一句話區分：損耗=幅度掉；色散=波形被拉散/變形 ② 認得三種主要損耗：導體損耗、介質損耗、輻射/洩漏損耗
③ 用工程直覺看頻率：為什麼頻率越高通常越糟（皮膚效應、tanδ）
④ 看懂“群延遲”：為什麼不同頻率跑不同快會造成眼圖閉合
⑤ 能把現象對上對策：材質、幾何、回流、終端、等化/預加重
─────────────────────────────🧭 一、先抓住一句核心
✅ 傳輸線的傳播常數 γ = α + jβ
- α（alpha）：衰減常數（損耗的量尺，單位常用 Np/m 或 dB/m）
- β（beta）：相位常數（決定相位怎麼轉、波怎麼走）
色散的核心不是 β 本身，而是：
✅ β(ω) 不是線性的 → v_p、v_g 會隨頻率變 → 波形被拉散
(圖 1) 兩個字母掌控高速命運
γ = α + jβ
α ↑ → 幅度 e^(−αz) 掉得更快 → 損耗更重
β(ω) 非線性 → 不同頻率延遲不同 → 色散更重
✅ 工程一句話：
損耗看 α；色散看 β(ω) 的“彎”。
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📉 二、損耗是怎麼來的？（三大來源）
- 導體損耗（Conductor loss）
高頻時電流被擠到導體表面（皮膚效應）→ 有效截面變小 → 等效電阻變大 → I²R 吃能量。 直覺：頻率越高，越像“只有表皮在導電”。
(圖 2) 皮膚效應：電流只走表面
低頻： █████████ （電流分布較厚）
高頻： █░░░░░░░█ （只剩表皮）
- 介質損耗（Dielectric loss）
介質不是完美電容，電場反覆翻轉會耗能，常用 tanδ（損耗角正切）描述。 直覺：tanδ 越大 → 越會“吃高頻”。 - 輻射/洩漏損耗（Radiation/Leakage）
回流破口、地參考不連續、結構像天線 → 能量直接輻射出去或耦合到別的路徑。 直覺：回流越亂、迴路越大 → 越像天線。
(圖 3) 回流不連續 → 迴路變大 → 輻射/耦合上升
好：
信號 →────────────→
地平面 ←────────────←
壞：
信號 →────────────→
地平面 ←───┐ ┌───←
└────┘
✅ 工程一句話：
導體損耗吃“電流”，介質損耗吃“電場”，輻射損耗吃“回流設計”。
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📐 三、色散是什麼？（不是幅度掉，而是形狀散）
色散 = 不同頻率成分跑不同快 → 同一個脈衝被拉長、拖尾、變形。 在數位訊號上，它最直接的後果是：ISI（碼間干擾）上升。
核心量：群延遲 τ_g
τ_g = dβ/dω
- τ_g 若隨 ω 改變 → 色散存在
- 若 τ_g 幾乎常數 → 波形比較不被拉散
(圖 4) 色散：不同頻率“到站時間”不同
高頻成分：先到 / 後到（取決於介質與結構）
低頻成分：到站時間不同
→ 原本銳利的邊緣被拉開 → 變鈍 + 拖尾
✅ 工程一句話：
損耗讓你“變小”；色散讓你“變糊 + 拖尾”。
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⚡ 四、為什麼高速特別痛？（因為你最需要的就是高頻）
一個乾淨的數位邊緣，本質上需要很多高頻諧波。 但現實是：
- 導體損耗：高頻更容易被 I²R 吃掉
- 介質損耗：高頻更容易被 tanδ 吃掉
- 表皮效應：頻率越高越嚴重
所以高速線路常見現象： ✅ 走越長 → 邊緣越慢、幅度越小、眼圖越閉
(圖 5) “長線 + 高速” 的典型輸出
輸入： ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐
│ │ │ │ │ │
└─┘ └─┘ └─┘
輸出： ┌───┐ ┌───┐
│ │___│ │__ （邊緣鈍 + 拖尾）
└───┘ └───┘
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🛠️ 五、工程對策：你要改的是哪一把刀？
A) 對付損耗（幅度掉）
- 換低損耗介質（tanδ 小）
- 降低導體粗糙度、改善電鍍/表面
- 適當加寬線（但注意 Z₀、耦合、密度）
- 縮短距離、減少連接器/過孔損耗
- 上等化（EQ）、預加重（pre-emphasis）
B) 對付色散（形狀扭）
- 選擇色散更小的結構/材料（讓 τ_g 更平）
- 降低不連續（過孔、層切換、參考層斷裂）
- 減少 Stub（支線會製造頻率選擇性響應）
- 用接收端 CTLE/DFE 等方式補償拖尾（系統層手段）
(圖 6) 一句話選工具
幅度掉 → 先想 α（損耗） → 材料/導體/距離/EQ
形狀糊 → 先想 τ_g(ω)（色散） → 結構/不連續/Stub/等化
─────────────────────────────🧩 六、你要帶走的 5 個硬直覺
📉 損耗 = α：能量被吃 → 幅度掉、邊緣鈍
📐 色散 = τ_g 隨頻率變：形狀被拉散 → 拖尾、ISI
🧲 導體損耗：皮膚效應 + 粗糙度，高頻更痛
🧱 介質損耗：tanδ 越大越吃高頻
📡 回流亂/迴路大：輻射與耦合上升，等於把能量丟進空氣
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✅ 單元總結
傳輸線的劣化可分兩類：
損耗（α）讓幅度隨距離衰減並吃掉高頻，使邊緣變鈍；色散則來自 β(ω) 的非線性，造成群延遲 τ_g = dβ/dω 隨頻率改變，使脈衝拖尾、ISI 增加。工程除錯時先分清是“能量被吃”還是“形狀被扭”，再分別用材料/幾何/回流/縮短路徑與等化等手段對症下藥。
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